71924.fb2 Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - читать онлайн бесплатно полную версию книги . Страница 39

Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - читать онлайн бесплатно полную версию книги . Страница 39

В статье "О доказательстве получения и поведении земельно-щелочных металлов, возникающих при облучении урана нейтронами", в которой они описали свои опыты, говорится: "Как химики, мы, собственно, должны были бы на основе только что проведенных опытов переименовать вышеприведенную схему и вместо Ra, Ac, Th поставить символы Ba, La, Ce. Как "ядерные химики", в определенной мере близко стоящие к физике, мы еще не можем решиться на этот противоречащий всему прошлому опыту ядерной физики прыжок. Может быть, в наши результаты закрался ряд странных случайностей" (см. факсимиле).

Эта нерешительная и осторожная манера выражения не была следствием строгой самокритичности, свойственной всем великим исследователям-экспериментаторам; она была вызвана тем обстоятельством, что опыты еще продолжались и конечные результаты не были известны. Во всяком случае, создавалось впечатление, что Ган и Штрасман сами неправильно оценили свое открытие. Так думал даже Эйнштейн.

"Я не считаю себя творцом высвобожденной атомной энергии, - сказал он в 1945 году. - Я сыграл при этом лишь второстепенную роль. В действительности я не предвидел, что она будет высвобождена еще при моей жизни. Я верил только в теоретическую возможность этого. Практически пригодной она стала прежде всего из-за случайного открытия цепной реакции, а этого я не мог предвидеть. Она была открыта в Берлине Ганом, который еще неправильно интерпретировал свое открытие. Правильную интерпретацию дала Лиза Мейтнер, которая бежала из Германии и вручила свою информацию Нильсу Бору".

Эти высказывания Эйнштейна, во многом неточные, поддерживают, к сожалению, неумную легенду - она получила распространение после 1945 года, утверждающую, что Лиза Мейтнер при побеге из Германии захватила с собой часть документации о немецких исследованиях атома, "вручила" ее Нильсу Бору, и таким образом за границей узнали тайну расщепления атома. Но об этом не может быть и речи.

По поводу заявлений Эйнштейна Ган в 1955 году в одном из писем замечал: "Однажды случайно среди многочисленных сообщений профессора Эйнштейна я прочитал, что г-н Штрасман и я совершенно не знали, что делали, и даже что главную заслугу следует приписать работе профессора Мейтнер. При всем моем дружеском отношении к моей коллеге картина такого рода была бы неправильной".

Отто Ган указал на действительно безупречное сообщение об истории расщепления урана, которое уже в начале 1940 года опубликовал американский физик Тарнер. В этом сообщении говорится, что Ган и Штрасман "с большой сдержанностью" изложили неожиданные и поразительные результаты, казавшиеся несовместимыми с уже известными свойствами ядер. "Авторы считали возможным, что ряд необычных случайностей в совокупности может привести к ошибочным результатам. Несмотря на это, их сообщение побудило других исследователей к дальнейшей работе, которая вскоре принесла достаточные доказательства правильности выводов Гана и Штрасмана".

Еще до того, как 6 января 1939 года в журнале "Натурвиссеншафтен" появилась первая публикация о расщеплении урана, Ган сообщил в письме своей бывшей сотруднице о поразительных результатах последних опытов. Лиза Мейтнер тотчас же увидела физические связи. Вместе со своим племянником, физиком-атомщиком Отто Робертом Фришем, учеником Нильса Бора, она дала исчерпывающее с точки зрения ядерной физики толкование наблюдения Гана Штрасмана.

Мейтнер и Фриш признали, что расщепление ядра должно само собой происходить при необычайно большом, не наблюдавшемся ранее ни в каком ядерном процессе выделении энергии. Они первыми определили количество энергии, которое высвобождается при расщеплении урана: оно должно быть в миллионы раз больше, чем энергия, выделяющаяся при превращении таких же количеств углерода в углекислый газ в процессе горения или при подобных ему химических процессах. При этом они ввели сегодня уже ставшее привычным выражение "расщепление ядра"; оно получило права гражданства в литературе по ядерной физике: Ган и Штрасман говорили о "разрыве" ядра урана под действием замедленных нейтронов.

В своем втором сообщении, которое было опубликовано в журнале "Натурвиссеншафтен" 10 февраля 1939 года, Ган и Штрасман отметили, что в то время, когда записывались результаты их последних опытов, они получили рукопись двух сообщений, которые должны были быть напечатаны в английском журнале "Нейче": авторы, Лиза Мейтнер и О.Р. Фриш, прислали их еще до публикации. В этих работах Мейтнер и Фриш обсуждали "разрыв" ядра урана и тория на две приблизительно одинаковые части. О.Р. Фриш также приводил экспериментальные доказательства появления очень богатых энергией частиц при облучении урана и тория нейтронами.

Физик-ядерщик Отто Роберт Фриш, который во время второй мировой войны принимал участие в разработке атомных бомб в Англии и в Соединенных Штатах, а позднее стал профессором теоретической физики в Кембриджском университете, так описывал в 1955 году события конца 1938 года: "Когда я на рождество посетил Лизу Мейтнер в Швеции (недалеко от Гётеборга), она показала мне письмо, или корректуру, где излагалось открытие Гана - Штрасмана. После долгой дискуссии мы убедились, что расщепление ядра урана "а две приблизительно одинаковые части совместимо с капельной моделью Бора. Нам удалось показать, что этот процесс должен проходить при выделении огромного количества энергии. После моего возвращения в Копенгаген я рассказал Нильсу Бору об открытии Гана - Штрасмана и о нашем толковании. Через несколько дней после этого Бор поехал в Америку, и когда в конце января туда поступил журнал "Натурвиосеншафтен" с работой Гана - Штрасмана, Бор на заседании Американского физического общества доложил о нашем толковании. Некоторые физики тотчас же покинули заседание и через несколько часов могли экспериментально доказать предсказанное выделение энергии. Только несколько дней спустя Бор узнал, что мне это еще раньше удалось сделать в Копенгагене".

В другом месте Фриш рассказал, как объяснение расщепления ядра, которое они обсуждали в разговорах с Лизой Мейтнер во время рождественских каникул, с большим трудом редактировалось для совместной публикации; "редактирование" велось по телефону, потому что Лиза Мейтнер тем временем уехала в Стокгольм, а Фриш возвратился в Копенгаген.

Статья, законченная Мейтнер и Фришем в середине января, была опубликована 16 февраля 1939 года. Незадолго до этого Жолио-Кюри, который примерно в то же время, что и Фриш, смог экспериментально установить высвобождение энергии атомного ядра, доложил о своих результатах в сообщениях Парижской Академии наук.

Определяющим для дальнейшей разработки вопросов, вставших перед исследователями после открытия расщепления урана, было признание возможности цепной реакции. Таким путем могли быть до бесконечности умножены процессы расщепления и тем самым должна была лавинообразно возрастать высвобождающаяся энергия. В своем первом сообщении о расщеплении урана Ган и Штрасман еще не высказывали такой мысли.

Весной 1939 года Жолио-Кюри и его сотрудники в ходе многочисленных экспериментов получили доказательство того, что при процессах расщепления ядра высвобождаются дополнительные нейтроны, которые в свою очередь могут снова разрушать ядра урана при условии, что программа опыта будет построена с учетом сохранения этих дополнительных нейтронов. Ферми и Герберт Андерсон сообщали о подобных же результатах проведенных ими опытов.

В своем втором сообщении от 10 февраля 1939 года Ган и Штрасман указали на возможность испускания дополнительных нейтронов, но скудное оборудование и слабые источники лучей, которые были в их распоряжении, не позволили им действительно установить возникающий при расщеплении ядра избыток нейтронов. Заслуга доказательства цепной реакции принадлежит другим исследователям. Существование этого явления было доказано через три месяца после открытия расщепления урана.

С открытием расщепления ядра и с пришедшим вслед за этим убеждением в возможности атомной цепной реакции эйнштейновская формула 1905 года E = mc2 - результат чистых фундаментальных исследований - внезапно приобрела неслыханно огромное практико-техническое значение. Не заставили себя ждать и непредвиденные социальные последствия этого открытия. По словам Макса Борна, формула Эйнштейна с открытием расщепления урана и цепной реакции стала "своего рода связующим звеном между физикой и политикой".

Открытия конца 1938 - начала 1939 года были подлинным "прыжком в необычное". Еще за пять лет до этого зачинатель ядерных исследований Эрнст Резерфорд на одном из научных форумов со всей определенностью заявил: "Превращения атома представляют для ученых чрезвычайный интерес, но мы не можем так контролировать атомную энергию, чтобы она имела практическую ценность, и я полагаю, что мы, очевидно, никогда не будем в состоянии сделать это".

Это "никогда" Резерфорда было не единственным ошибочным пророчеством великих естествоиспытателей; множество других предсказаний опровергались дальнейшим развитием естествознания и техники.

Среди немецких физиков первым поставил вопрос об использовании атомной энергии Зигфрид Флюгге, который был в то время техническим советником при Институте химии, руководимом Ганом. В июне 1939 года в журнале "Натурвиссеншафтен" он опубликовал статью под названием "Можно ли технически использовать энергию атомных ядер?". Флюгге высказал также мысль об управляемом использовании ядерной энергии при помощи тормозящего вещества. Величину высвобождаемой энергии он наглядно подтвердил впечатляющим примером.

Одна из главных трудностей технического использования ядерной энергии заключалась в том, что для цепной реакции нужен был редкий изотоп урана с массовым числом 235, отделенный от урана-238, который "улавливает", или захватывает, дополнительные нейтроны прежде, чем они могут расщепить уран-235. Другая возможность получения атомной энергии возникала как раз из этого захвата нейтронов определенной скорости ураном-238, в результате чего образовывался новый, похожий по своим качествам на уран-235 элемент, который в 1940 году был обнаружен в США и назван плутонием.

Для получения в больших количествах урана-235 и вскоре открытого плутония нужны были особые установки, создание которых требовало необычайно больших затрат денежных средств.

С этого момента речь шла уже об общественном влиянии открытия расщепления ядра и ядерной реакции: физика стала политикой. В случае наличия необходимых средств ничто не мешало использовать атомную энергию и для производства оружия, которое намного превосходило по своей разрушительной силе все ранее известные виды оружия. Дальнейшая судьба ядерных исследований определялась ходом политических событий.

Отто Ган писал в конце 1946 года, что гитлеровское правительство оставило его с сотрудниками "в покое". По его мнению, это произошло частично из-за определенного страха, частично из-за тайной мысли, что химики-ядерщики совершат какие-либо открытия, которые помогут установлению немецкого господства во всем мире. Гитлеровцы "злились", как говорил Ган, на него и его сотрудников за то, что он опубликовал в научных журналах все результаты исследований и отверг любые предложения сохранить тайну.

В результате за границей создалось впечатление, что в гитлеровской Германии ведется лихорадочная работа в области ядерных исследований. К тому же зарубежные физики из первых рук получили точные сведения о состоянии немецких ядерных исследований. "Американцы получали также преимущество оттого, - замечал Ган в автобиографии, - что мы в течение всей войны публиковали наши результаты; они же, напротив, ничего не публиковали. Так, они могли в полной мере контролировать и использовать наши результаты, мы же не могли ничего от них перенять".

Действительно, первое сообщение о работах американских, английских и канадских исследователей-атомщиков было опубликовано только в 1946 году, через год после применения атомного оружия.

В тех кругах, которые определяли тогда политику Соединенных Штатов Америки, первоначально так же мало думали о военно-техническом использовании новых достижений атомной физики, как и в гитлеровской Германии. На возможность подобного использования достижений ядерных исследований впервые обратили внимание физики-эмигранты. "Изгнанные физики знали, - писал Макс Борн, - что не будет никакого спасения, если немцам первым удастся создать атомную бомбу. Даже Эйнштейн, который всю свою жизнь был пацифистом, разделял этот страх и дал уговорить себя нескольким молодым венгерским физикам, просившим предупредить президента Рузвельта".

Один из этих венгерских физиков, Евгений Вигнер, который до эмиграции преподавал в Высшей технической школе в Берлин-Шарлоттенбурге, в 1955 году рассказал историю письма Эйнштейна Рузвельту. По его словам, Лео Сцилард, бывший ассистент Макса фон Лауэ, и он в июле 1939 года посетили Эйнштейна на его даче для того, чтобы побудить его написать личное послание Рузвельту и обратить внимание правительства США на возможность военно-технического использования атомной энергии. Эйнштейн понял опасность, которую таило любое промедление, и "экспромтом" продиктовал письмо Рузвельту.

Вигнер так заканчивает свое сообщение: "Во время нашего визита к Эйнштейну мы знали очень мало или почти ничего не знали о работах немцев в связи с расщеплением урана. Нам известен был тот факт, что Вайцзеккер занимает высокий пост в правительстве, а его сын - известный физик. Поэтому мы предполагали, что германское правительство знает о возможностях расщепления урана. Но это было только предположение".

В начале письма Эйнштейна говорится: "Новая работа Энрико Ферми и Лео Сциларда, которая передана мне в рукописи, заставляет меня предполагать, что элемент уран в близком будущем можно будет превратить в новый важный источник энергии. Известные аспекты сложившейся из-за этого ситуации, по-видимому, требуют бдительности и в случае необходимости быстрых действий со стороны правительства".

Эйнштейн изложил затем ряд предложений и рекомендаций.

Он указал на то, что расщепление ядра, вероятно, можно будет использовать для изготовления бомб нового вида. Если такая бомба окажется слишком тяжелой для доставки самолетом, то ее можно доставить на корабле в порт и там взорвать; она могла бы разрушить все портовое хозяйство и часть окрестностей. Эйнштейн предлагал уделить этим вопросам необходимое внимание и снабдить требуемыми денежными средствами лаборатории, которые занимались исследованиями в области ядерной физики. Необходимо было создать и соответствующий запас урановой руды.

Письмо Эйнштейна заканчивалось словами: "Я знаю, что Германия прекратила продажу урана с чешских рудников сразу же после их захвата. То, что эти меры приняты столь быстро, объясняется, очевидно, тем, что сын германского статс-секретаря фон Вайцзеккер прикомандирован к Институту им. кайзера Вильгельма в Берлине, где теперь повторяются известные американские работы с ураном".

Вместе с этим письмом, которое Сцилард составил на основании "экспромта" и которое Эйнштейн подписал 2 августа 1939 года, Рузвельту был передан также составленный и подписанный Сцилардом меморандум от 15 августа 1939 года, в котором подробнее рассматривались изложенные Эйнштейном факты и точки зрения. "Есть основания предполагать, - говорится в нем, - что использование быстрых нейтронов позволит легко конструировать чрезвычайно опасные бомбы. Разрушительная сила этих бомб может быть оценена только приблизительно, но нет никакого сомнения в том, что она намного превосходит все, что могут себе представить военные".

В 1952 году Эйнштейн рассказывал о своей роли в разработке американского атомного оружия в одном из японских журналов: "Мое участие в изготовлении атомной бомбы выразилось в одном-единственном поступке: я подписал письмо президенту Рузвельту, в котором подчеркивалась необходимость широких экспериментальных исследований возможности изготовления атомной бомбы. Конечно, я понимал, что удача этого мероприятия несла человечеству ужасную опасность. Но вероятность того, что немцы тоже работают над этой проблемой, и, возможно, работают успешно, вынудила меня сделать этот шаг. Я не видел иного выхода, несмотря на то что всегда был убежденным пацифистом. Убийство на войне, по моему мнению, ничем не лучше обычного убийства".

После разгрома гитлеровского фашизма выяснилось, что опасения Альберта Эйнштейна и его коллег были напрасными. В Германии не предпринимались попытки изготовлять атомные бомбы. И обусловлено это было не моральными соображениями, которые были совершенно чужды создателям лагерей по уничтожению и газовых камер, а техническими трудностями (при отделении урана-235) и уверенностью, что война за мировое господство может быть выиграна с применением обычного оружия. При этом сыграли свою роль пренебрежительное отношение гитлеровских фашистов к науке и их безмерная самоуверенность.

В сообщении, которое в 1946 году было опубликовано в журнале "Натурвиссеншафтен", а в 1947 году - в английском журнале "Нейче", Вернер Гейзенберг дает исчерпывающее описание хода и окончательных результатов работ по использованию атомной энергии, которые велись в гитлеровской Германии во время второй мировой войны. Статью Гейзенберга, показанную до передачи в печать ряду физиков и химиков, участвовавших в работе с ураном (в том числе и Отто Гану), следует рассматривать как достоверный документ истории науки, освещающий этот круг вопросов.

По словам Гейзенберга, немецкие, американские и английские работы над атомной энергией к началу 1942 года можно сравнить с весами. И та и другая стороны до этого времени занимались научным вопросом о возможности и способах использования энергии атомного ядра. Приблизительно в одно время на обеих сторонах пришла примерно к одинаковым результатам, за исключением области разделения изотопов, в которой американские и английские исследователи, используя различные методы, достигли гораздо больших успехов, чем немецкие ученые. Затем, когда в США с большими затратами стали работать над созданием атомных бомб, физики-атомщики в Германии, "имеющие средства в размере примерно одной тысячной доли американских", занимались вопросом о машине, приводимой в движение атомной энергией.

В статье, напечатанной в 1953 году в одном из западногерманских журналов, Гейзенберг вновь возвратился к этой теме: "К сожалению, широко распространена легенда, будто бы в Германии делались попытки создания атомных бомб. Перед началом войны правительство поставило перед физиками-атомщиками вопрос об использовании атомной энергии в бомбах или в машинах. Научные работы, связанные с этим вопросом, велись с осени 1939 года до весны 1942 года. Результаты исследований: при умеренных технических затратах можно построить атомный котел, в котором атомная энергия будет использоваться для превращения химических элементов, а также для производства тепла. Далее утверждалось, что возможно и создание атомных бомб, однако это потребует больших технических затрат".

В статье Гейзенберга говорится также: "Но в то время германская промышленность была уже загружена до предела своих мощностей и существовал так называемый приказ фюрера, согласно которому могли вестись только такие разработки, которые давали практический результат в течение полугода.

Естественно, что о работах с ураном не могло быть и речи, и поэтому летом 1942 года высокие инстанции решили отказаться от попытки изготовления атомных бомб. Это решение, согласное с желанием немецкого военного руководства, было, конечно, логичным. Так как, если бы эта попытка была предпринята, то вследствие перегрузки промышленности и все более усиливающихся воздушных налетов она не достигла бы цели. Такое решение избавило физиков, участвовавших в работах по овладению атомной энергией, от тяжелого морального выбора, перед которым они оказались бы, появись приказ об изготовлении атомных бомб. Итак, попытки создания атомных бомб не предпринимались".

Карл Фридрих фон Вайцзеккер подчеркивал в одном из писем, что немецкие исследователи-ядерщики не стояли перед выбором участвовать или не участвовать в производстве атомного оружия. Он глубоко сожалел, что немецкие ученые не дали своим коллегам по ту сторону фронта отчетливо понять, что они не работают над атомными бомбами. "Может быть, такие сведения многое изменили бы, - писал он, - но упущенного не исправить".

Не без оснований опасаясь того, что гитлеровское правительство поручит живущим в Германии физикам-ядерщикам использовать открытие Отто Гана для производства атомного оружия, США с 1942 года ускоренно начали осуществлять урановый проект.

Уже сам путь от эксперимента Гана и Штрасмана до первого атомного реактора, который был построен в Чикаго Ферми (с участием Артура Комптона) и 2 декабря 1942 года пущен в действие, требовал, по словам Борна, "чудовищно больших затрат умственной энергии, отваги, искусности, организации и денег". Техническое осуществление проекта по созданию атомных бомб, завершившееся их преступным применением в Хиросиме и Нагасаки, стоило более двух миллиардов долларов.

Создатель первого атомного реактора руководил работами по изготовлению атомной бомбы. Энрико Ферми, один из крупнейших физиков нашего времени, выдающийся экспериментатор и теоретик, уже в 25 лет стал профессором теоретической физики в Римском университете. За свои достижения в опытах с нейтронами он получил в 1938 году Нобелевскую премию. После получения премии в Стокгольме он не возвратился в фашистскую Италию, поселившись в Соединенных Штатах Америки, сначала в Нью-Йорке, затем в Чикаго.

Существует множество описаний, большей частью приукрашенных, где сообщается о том, как в атомных городах, особенно в Лос-Аламосе, под общим научным руководством Роберта Оппенгеймера осуществлялся американский проект по созданию атомной бомбы, так называемый "проект Манхэттен".

Кроме Оппенгеймера и Ферми, в числе руководителей работ над проектом были такие ученые, как Ганс А. Бете, известный своими опытами по синтезу ядер, Гарольд К. Юри, открывший "тяжелый водород", Эрнст О. Лоуренс, создатель циклотрона, Гленн Т. Сиборг, в сотрудничестве с другими физиками открывший многие истинные трансураны, и другие исследователи-ядерщики. Эдвард Теллер, будущий изобретатель водородной бомбы, также принадлежал к большому отряду физиков-атомщиков, работавших над изготовлением нового оружия. Эта "армия" насчитывала около 200 тысяч человек: от всемирно известных, награжденных Нобелевскими премиями физиков и химиков, до подсобных рабочих.

Никогда еще в истории естествознания и техники ни один научно-технический проект не поглощал таких колоссальных сумм и не объединял такого числа исследователей и изобретателей, как американский проект по созданию атомной бомбы, осуществлявшийся с 1942 по 1945 год. Однако успех заставил себя ждать, ибо гитлеровская Германия, для которой предназначались бомбы - их действие хотели опробовать на еще не разрушенных городах, таких, как Дрезден, - благодаря быстрому продвижению советских войск была повержена еще до того, как была готова первая атомная бомба.

Когда это стало ясно, один из ведущих физиков-ядерщиков, поднял свой голос против применения этого ужасного оружия. Этим физиком был Нильс Бор, который некоторое время, после того как он осенью 1943 года совершил побег из Дании, состоял советником по теоретическим вопросам в Лос-Аламосе. В памятной записке, которую он в 1944 году направил Рузвельту, и в личной беседе с президентом он настоятельно советовал ему отказаться от применения ядерного оружия (после его изготовления) с той целью, для которой оно было создано; по его мнению, подобные действия привели бы к "роковому спору" и в будущем послужили бы помехой всемирному сотрудничеству естествоиспытателей.

Год спустя, в начале июля 1945 года, за несколько недель до пробного взрыва в Аламогордо, семь крупных ядерщиков, не принимавших непосредственного участия в создании атомной бомбы, обратились в американское военное министерство. Доклад, написанный по инициативе Джеймса Франка, который первым поставил под ним свою подпись, вошел в историю науки и в историю человечества под названием "Доклад Франка". Доклад предостерегал от любого использования сил атома в целях уничтожения масс и призывал исследователей к международному сотрудничеству в области использования атомной энергии.

Главной целью доклада было привлечь внимание правительства США к тем политическим проблемам, которые вытекали из специфики ядерной физики. Так как достижения физиков-атомщиков связаны с несравнимо большей опасностью, чем все естественнонаучные и технические открытия прошлого, указывалось в докладе, исследователи-ядерщики несут ответственность за то применение, которое политики уготовили результатам их исследований.